固态离子学法制备金属纳米材料的研究进展
发布时间：2021-11-02 02:53
金属纳米材料具有优于相应块体材料的优良特性,由于合成方法所限,很难实现宏观量级尺度金属纳米材料的定向生长。固态离子学法能够有效控制纳米材料的形貌、长度、排列有序度和粗糙度,制备宏观尺寸的纳米材料。该文详细介绍了固态离子学法的制备机理;分别综述了单一金属纳米材料的制备过程及电场强度、电流和快离子导体薄膜的种类对材料的形貌和排列有序度的影响,并介绍了不同合金纳米材料和复合纳米材料的制备工艺,通过对比单一金属纳米材料、合金及复合纳米材料分别作为表面增强拉曼散射基底时的极限浓度,总结了影响检测灵敏度的因素;最后总结了该领域面临的问题,并对该方法未来的发展趋势进行展望。
【文章来源】：精细化工. 2020,37(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
利用快离子导体薄膜制备金属纳米材料的实验装置示意图[20]
在利用固态离子学法成功制备金属纳米材料的过程中，快离子导体薄膜的选择和制备是关键环节。快离子导体又被称为固体电解质或超离子导体，与其他经典的离子导体最主要的区别在于其具有高导电率和低活化能，且在固态下离子传导能力达到与熔盐或强电解质水溶液相当的水平[18-19]。因此，这种快离子导体可被用来取代传统制备方法中的电解质溶液，达到在固态下传输金属离子的目的，实现全固态方法制备金属纳米材料。选择快离子导体的基本原则是在室温下具有高传导离子能力，在此基础上选择容易制备且结构稳定的快离子导体作为传输媒介制备纳米材料。在已知的快离子导体中，Ag+、Cu+、Li+、F–等一价阳离子和阴离子作为迁移离子得到广泛应用。利用快离子导体薄膜制备金属纳米材料的实验装置示意图如图2所示。因此，选择合适的快离子导体薄膜是利用该法成功制备金属纳米结构的关键。图2 利用快离子导体薄膜制备金属纳米材料的实验装置示意图[20]
研究者们在使用固态离子学法制备铜纳米线时发现，纳米铜的直径与形貌受多种因素影响。在不同直流电场作用下可生长出不同形态的铜纳米结构。XU等[38-39]选取Rb4Cu16Cl13I7作为快离子导体薄膜，研究了在5和12μA直流电作用下阴极边缘生长的纳米材料，分别为铜纳米树枝状分支和铜纳米线。而与银纳米材料不同的是，ZHANG等[40]着重研究了快离子导体薄膜的各成分含量对纳米材料造成的影响，他们用(KI)x(CuI)1–x作为导体薄膜制备纳米材料时发现，KI和CuI的物质的量比在纳米材料的形貌方面发挥了重要作用，当两者物质的量比分别为0.05∶0.95、0.30∶0.70和0.35∶0.65时,合成了单晶铜纳米线、铜纳米棒和铜纳米粒子，并且当反应温度升高时，纳米线的直径也随之增大。这一研究实现了通过人为控制薄膜成分比和生长环境的温度最终获得目标产物。在此基础上，SUN等[40-42]分别使用不同离子电导率的导体薄膜制备铜纳米材料，结果表明，用离子电导率依次增大的CuI、(KI)1.5(CuI)8.5、(RbI)4(CuCl)13(CuI)3作为快离子导体薄膜结合真空热蒸镀工艺分别制备铜纳米材料时，只有选取(RbI)4(CuCl)13(CuI)3时才可生长出有序排列的铜纳米线。基于以上研究，XU等[38]将铜纳米枝应用于检测R6G溶液。如图4所示，将5μA直流电场作用下制得的铜纳米枝作为SERS基底检测R6G溶液，其拉曼光谱的极限浓度为1×10–12 mol/L，在612、773、1125、1182、1306、1361、1418、1506、1543、1573、1597、1650 cm–1位置的罗丹明6G分子的本征拉曼峰全部显现出来。该极限浓度远低于通过控制脱合金过程制得的纳米多孔铜作为检测基底的极限浓度1×10–5 mol/L[43]。2.1.3 金纳米材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米银对水中大肠杆菌的杀菌性能研究[J]. 熊旭华,胡勇有,洪学森,杨杨. 工业用水与废水. 2014(03)
[2]边长为微米级的银纳米片的简易合成与形成机理[J]. 段君元,章桥新,王一龙,官建国. 物理化学学报. 2009(07)
本文编号：3471195
【文章来源】：精细化工. 2020,37(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
利用快离子导体薄膜制备金属纳米材料的实验装置示意图[20]
在利用固态离子学法成功制备金属纳米材料的过程中，快离子导体薄膜的选择和制备是关键环节。快离子导体又被称为固体电解质或超离子导体，与其他经典的离子导体最主要的区别在于其具有高导电率和低活化能，且在固态下离子传导能力达到与熔盐或强电解质水溶液相当的水平[18-19]。因此，这种快离子导体可被用来取代传统制备方法中的电解质溶液，达到在固态下传输金属离子的目的，实现全固态方法制备金属纳米材料。选择快离子导体的基本原则是在室温下具有高传导离子能力，在此基础上选择容易制备且结构稳定的快离子导体作为传输媒介制备纳米材料。在已知的快离子导体中，Ag+、Cu+、Li+、F–等一价阳离子和阴离子作为迁移离子得到广泛应用。利用快离子导体薄膜制备金属纳米材料的实验装置示意图如图2所示。因此，选择合适的快离子导体薄膜是利用该法成功制备金属纳米结构的关键。图2 利用快离子导体薄膜制备金属纳米材料的实验装置示意图[20]
研究者们在使用固态离子学法制备铜纳米线时发现，纳米铜的直径与形貌受多种因素影响。在不同直流电场作用下可生长出不同形态的铜纳米结构。XU等[38-39]选取Rb4Cu16Cl13I7作为快离子导体薄膜，研究了在5和12μA直流电作用下阴极边缘生长的纳米材料，分别为铜纳米树枝状分支和铜纳米线。而与银纳米材料不同的是，ZHANG等[40]着重研究了快离子导体薄膜的各成分含量对纳米材料造成的影响，他们用(KI)x(CuI)1–x作为导体薄膜制备纳米材料时发现，KI和CuI的物质的量比在纳米材料的形貌方面发挥了重要作用，当两者物质的量比分别为0.05∶0.95、0.30∶0.70和0.35∶0.65时,合成了单晶铜纳米线、铜纳米棒和铜纳米粒子，并且当反应温度升高时，纳米线的直径也随之增大。这一研究实现了通过人为控制薄膜成分比和生长环境的温度最终获得目标产物。在此基础上，SUN等[40-42]分别使用不同离子电导率的导体薄膜制备铜纳米材料，结果表明，用离子电导率依次增大的CuI、(KI)1.5(CuI)8.5、(RbI)4(CuCl)13(CuI)3作为快离子导体薄膜结合真空热蒸镀工艺分别制备铜纳米材料时，只有选取(RbI)4(CuCl)13(CuI)3时才可生长出有序排列的铜纳米线。基于以上研究，XU等[38]将铜纳米枝应用于检测R6G溶液。如图4所示，将5μA直流电场作用下制得的铜纳米枝作为SERS基底检测R6G溶液，其拉曼光谱的极限浓度为1×10–12 mol/L，在612、773、1125、1182、1306、1361、1418、1506、1543、1573、1597、1650 cm–1位置的罗丹明6G分子的本征拉曼峰全部显现出来。该极限浓度远低于通过控制脱合金过程制得的纳米多孔铜作为检测基底的极限浓度1×10–5 mol/L[43]。2.1.3 金纳米材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米银对水中大肠杆菌的杀菌性能研究[J]. 熊旭华,胡勇有,洪学森,杨杨. 工业用水与废水. 2014(03)
[2]边长为微米级的银纳米片的简易合成与形成机理[J]. 段君元,章桥新,王一龙,官建国. 物理化学学报. 2009(07)
本文编号：3471195
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